Bài giảng Thiết kế hệ thống cơ điện tử

08-Oct-12

TR(cid:1)(cid:2)NG ð(cid:4)I H(cid:5)C NÔNG LÂM TPHCM KHOA CƠ KHÍ –CÔNG NGH(cid:7) B(cid:8) MÔN CƠ ði(cid:7)N T(cid:9)

MÔN H(cid:5)C:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ðiỆN TỬ .

GV : Th.S. Nguyễn Tấn Phúc. Tel : 01267102772. Email: phucpfiev1@gmail.com.

08-Oct-12

GiỚI THIỆU MÔN HỌC

Tổng thời gian : 45 (cid:14)ết.

30 tiết lý thuyết. 15 tiết thực hành (mô hình + robot 2 ).

Nội Dung:

Các khái niệm hệ thống cơ điện tử.

Các thành phần cơ bản hệ thống cơ điện tử.

Phương pháp thiết kế hệ thống cơ điện tử .

08-Oct-12

2

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

GiỚI THIỆU MÔN HỌC

Kiểm tra – Đánh giá :

Bài tập lớn cá nhân (10%). Chuyên cần ( 10% ) Báo cáo tiểu luận nhóm (30%). Thi Cuối kì (50%).

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

SÁCH THAM KHẢO

THE MECHATRONICS HANDBOOK – R. H. Bishop

Download link : http://tinyurl.com/cnhvan

ESSENTIALS OF MECHATRONICS – J. Billingsley.

Download link : http://tinyurl.com/cqw9kh

CƠ ðiỆN TỬ - CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN –

Trương Hữu Chí, Võ Thị Ry.

Download link : http://tinyurl.com/cqw9kh

4

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

NỘI DUNG MÔN HỌC

C1. Tổng quan về Cơ ñiện tử

C2. Mô hình hóa-mô phỏng hệ thống

C3. Hệ thống ñiều khiển .

C4. Cơ cấu chấp hành

C5. Hệ thống cảm biến

C6. Phương pháp thiết kế hệ cơ ñiện tử

08-Oct-12

5

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

HỆ THỐNG CƠ ĐiỆN TỬ

CHƯƠNG 1 :

TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐiỆN TỬ

08-Oct-12

6

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

MỤC TIÊU BÀI HỌC

Trình bày ñược các ñịnh nghĩa về Cơ ñiện tử, hệ thống Cơ ñiện tử và xu hướng phát triển của ngành Cơ ñiện tử.

Phân tích ñược cấu tạo và qui trình hoạt ñộng các hệ thống cơ ñiện tử thực tế.

Thực hiện ñược các thiết kế cơ bản cho một hệ thống cơ ñiện tử ñơn giản.

08-Oct-12

7

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

NỘI DUNG BÀI HỌC

Mechatronics System

I. Tổng quan

II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử

III. Sản phẩm cơ ñiện tử

IV. Xu hướng phát triển

08-Oct-12

8

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

I. Tổng quan

II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử

III. Sản phẩm cơ ñiện tử

IV. Xu hướng phát triển

08-Oct-12

9

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

7 xu hướng công nghệ sẽ ñiều khiển tương lai chúng ta

2. quang ñiện tử

5. công nghệ siêu dẫn

3. bộ phận cơ thể nhân tạo

6. công nghệ nano

1. cơ ñiện tử 4. pin nhiên liệu 7. công nghệ gen

10

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Cơ ñiện tử ?

11

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Cơ ñiện tử - Mechatronics

là sự kết hợp

Cơ ñiện tử (Mechatronics): của cơ khí (mecha) và ñiện tử (tronics).

‘YasakawaElectricCompany’

Electronics Mechanics Mecha- tronics

12

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

13

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Cơ ñiện tử - Mechatronics

Cơ ñiện tử : là sự tích hợp cơ khí , ñiện tử và hệ thống ñiều khiển thông minh trong thiết kế và sản xuất các sản phẩm và quá trình công nghiệp.

14

08-Oct-12 GV: Th.S. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Cơ ñiện tử 3 thành phần :

• Kĩ thuật cơ khí. • Kĩ thuật ñiện tử. • Khoa học máy tính.

15

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Cơ ñiện tử 4 thành phần :

• Kĩ thuật cơ khí. • Kĩ thuật ñiện tử. • Khoa học máy tính. • Phương pháp ñiều khiển.

16

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Hệ thống cơ ñiện tử - Mechatronics system?

Hệ thống Cơ ñiện tử là hệ thống tích hợp của : • Hệ thống cơ khí. • Hệ thống ñiện-ñiện tử. • Hệ thống ñiều khiển. • Hệ thống máy tính.

17

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Hệ thống cơ ñiện tử - Các thành phần :

Cảm biến .

Điện tử

Máy tính

Cơ khí

Hệ thống cơ khí. Cảm biến và cơ cấu chấp hành. Hệ thống ñiều khiển (hệ thống tín hiệu). Hệ thống ñiện tử (hệ thống logic). Hệ thống máy tính.

ðiều khiển

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

18

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Hệ thống cơ ñiện tử - Ví dụ:

TayTay máymáy khoan

khoan mạchmạch in in

SơSơ ñồñồ khối

khối hệhệ thống

khiển thống ñiềuñiều khiển

19

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

TỔNG QUAN

Mechatronics System

Ứng dụng Cơ ñiện tử trong sản xuất công nghiệp

Chế tạo Ô tô Thực phẩm & ðiện tử Vận hành Quá trình

Hoá chất& Dệt

ðóng gói

Hoá dầu

20

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

Mechatronics System

I. Tổng quan

II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử

III. Sản phẩm cơ ñiện tử

IV. Xu hướng phát triển

08-Oct-12

21

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

Mechatronics System

Phương pháp thiết kế truyền thống ?

Yêu cầu

Thi công phần cứng

Thiết kế ñiện-ñiện tử

Thiết kế cơ khí

Sản xuất

Phương pháp ñiều khiển

Xây dựng phần mềm

Kiểm tra hoàn thiện

08-Oct-12

22

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

Mechatronics System

Phương pháp thiết kế cơ ñiện tử :

Thiết kế cơ khí

Thiết kế ñiện tử

Yêu cầu

Kiểm tra, hoàn thiện

Sản phẩm mẫu

Hệ thống ñiều khiển

Thiết kế phần mềm

Sản xuất

08-Oct-12

23

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

Mechatronics System

08-Oct-12

24

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ

Công cụ Thiết Kế cơ Khí

Autocad, solidwork, pro-engineer, catia,inventor.

Ưu ñiểm: •Dễ sửa chữa . •Xuất trực tiếp file dữ liệu số ñể gia công sản phẩm.

Tạo mẫu nhanh:

Là một công cụ tạo sản phẩm trong vài giờ hoặc vài ngày..

Công cụ thiết kế ñiện. Proteus, multi-sim, eagle, orcad.

Công cụ phát triển mạch in. : orcad, eagle.

08-Oct-12

CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ

Công cụ mô phỏng:

Matlab, pro-e, sim-mechanics..

Proteus, orcad.

Kỹ thuật phần mềm ñược hỗ trợ bởi máy tính. Công cụ CAD, CAE: PRO-E,CATIA..

Mô Hình Hóa Quá Trình:

Mô hình toán học cho ñộng học, và tuyến tính ñược yêu cầu cho các bước thiết kế bộ ñiều khiển .

Có 2 phương pháp thực hiện : Mô hình lý thuyết với các ñịnh luật vật lý. Mô hình thực nghiệm với các yêu cầu ñầu vào , ñầu ra (mô hình hộp ñen )

08-Oct-12

THIẾT KẾ PHẦN MỀM

08-Oct-12

CÁC BƯỚC THIẾT KẾ

08-Oct-12

SẢN PHẨM CƠ ĐiỆN TỬ

Mechatronics System

I. Tổng quan

II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử

III. Sản phẩm cơ ñiện tử

IV. Xu hướng phát triển

08-Oct-12

29

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

SẢN PHẨM CƠ ĐiỆN TỬ

Mechatronics System

4 nhóm sản phẩm cơ ñiện tử tiêu biểu :

Sản phẩm cơ khí ñược tích hợp thêm hệ thống ñiện tử ñể nâng cao chức năng.

Sản phẩm cơ khí truyền thống ñược tính hợp thêm các thiết bị ñiện tử.

08-Oct-12

30

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

SẢN PHẨM CƠ ĐiỆN TỬ

Mechatronics System

4 nhóm sản phẩm cơ ñiện tử tiêu biểu :

Sản phẩm vẫn giữ những chức năng của hệ thống cơ khí truyền thống nhưng các thiết bị cơ khí bên trong ñược thay thế bằng thiết bị ñiện tử .

Sản phẩm có sự kết hợp chặt chẽ giữa kĩ thuật cơ khí và kĩ thuật ñiện tử.

08-Oct-12

31

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Mechatronics System

I. Tổng quan

II. Phương pháp thiết kế Cơ ñiện tử

III. Sản phẩm cơ ñiện tử

IV. Xu hướng phát triển

08-Oct-12

32

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Mechatronics System

4 xu thế phát triển của cơ ñiện tử ngày nay:

Chuyển từ cơ ñiện tử cao cấp sang cơ ñiện tử công nghiệp.

Thay thế các chức năng cơ khí bằng chức năng phần mềm thông qua các hệ thống nhúng.

Chuyển từ phương pháp tiếp cận phối hợp các hệ thống nhỏ sang phương pháp tiếp cận hệ thống lớn toàn cục.

Vi cơ ñiện tử (MEMS – Micro-Electro-Mechanical Systems, NEMS – Nano-Electro-Mechanical Systems).

08-Oct-12

33

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Mechatronics System

Xu thế phát triển của cơ ñiện tử tại Việt Nam:

Robot làm việc trong môi trường ñộc hại, robot

phục vụ cho an ninh quốc phòng.

Các sản phẩm cơ ñiện tử trong các lĩnh vực cơ

khí trọng ñiểm.

Nghiên cứu vi cơ ñiện tử (MEMS) và nano cơ

ñiện tử (NEMS).

08-Oct-12

34

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

ĐÀO TẠO CƠ ĐIỆN TỬ

Mechatronics System

ðào tạo kĩ sư Cơ ñiện tử trong các trường ðH:

1983 : Viện Kĩ thuật Nhật Bản - Singapore.

1985 : Trường ðH Landcaster (Anh).

1990 : Trường ðH TUT (Nhật Bản).

1999 : Trường ðH BK HCM.

2010 : …………………

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

35

08-Oct-12

ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ

Australia Swinburne University of Technology -- Australia Swinburne University of Technology

Mechatronics System

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

36

08-Oct-12

ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ

Hungary Dunaferr -- Hungary Dunaferr

Mechatronics System

08-Oct-12

37

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ

Nanjing Southeast University -- Nanjing Southeast University

Mechatronics System

08-Oct-12 GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

38

08-Oct-12

ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ

Israel University of Tel Aviv -- Israel University of Tel Aviv

Mechatronics System

08-Oct-12

39

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ

Japan Kyushu Institute of Technology -- Japan Kyushu Institute of Technology

Mechatronics System

08-Oct-12

40

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

ĐÀO TẠO CƠ ĐiỆN TỬ

Australia Swinburne University of Technology -- Australia Swinburne University of Technology

Mechatronics System

08-Oct-12

41

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

CỦNG CỐ KiẾN THỨC

(cid:1) Cơ khí – Điện tử - Máy tính.

Mechatronics System

(cid:1) Cơ khí – Điện tử - Máy tính – Điều khiển.

(cid:1) Hê thống cơ.

(cid:1) Cảm biến và cơ cấu chấp hành.

(cid:1) Hệ thống ñiện-ñiện tử.

CƠCƠ ðiỆNðiỆN TỬTỬ

(cid:1) Hệ thống thu thập dữ liệu.

(cid:1) Hệ thống ñiều khiển.

(cid:1) Phương pháp truyền thống : tuần tự.

HỆHỆ THỐNG THỐNG CƠCƠ ðiỆNðiỆN TỬTỬ

(cid:1) Phương pháp Cơ ñiện tử : ñồng thời.

PHƯƠNG PHÁP PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾKẾ THIẾT

08-Oct-12

42

GV. ThS. Nguyễn Tấn Phúc

08-Oct-12

Bài giảng Thiết kế hệ thống cơ điện tử - ThS. Nguyễn Tấn Phúc